Селективность автомата – что это такое, назначение, задачи

В эксплуатации частной электросети нередко бывают случаи, когда из-за неисправности в каком-нибудь одном приборе вырубает автомат и весь дом остается без питания. Чтобы этого не происходило, требуется грамотно распределить нагрузку, подсоединив отдельно мощное оборудование и каждую ветку к своим автоматам. Разберем, что такое селективность автоматических выключателей, какие виды защиты и варианты подключения бывают, как выполнить необходимые расчеты и сделать карту селективности.

Селективность автомата – что это такое, назначение, задачи

Защитное отключение электроприбора или ветки сети отдельным автоматом с сохранением питания остальных частей системы называется селективностью. Например, если проводка на кухне перегрузится, сработает автоматический выключатель только этой линии, а в других частях дома по-прежнему будет идти ток по проводам.

Главное назначение избирательной защиты выключателей сводится к бесперебойной работе систем и установок в рамках конкретной электросхемы. Ввиду этого автоматы распределяются по согласованной схеме – так, что выключение одного не приведет к отключению других участников цепи.

Обуславливается это соблюдением особого условия – следующий по схеме прибор обладает номиналом меньшим, чем предыдущий. При этом по сумме величин предельной нагрузки автоматы могут превышать показатель для вводного прибора, но по отдельности они всегда будут меньше.

Например, если на вводе устанавливается автомат на 60 А, то а на кухню – 50 А, в ванную и прихожую 30 А, в котельную 40 А и т. д. В сумме они больше, но по отдельности меньше главного.

Селективность в электрике – это решение следующего ряда задач:

• Создание безопасных условий для работы техники и людей.
• Минимизация последствий при возникновении аварийного состояния.
• Моментальное обесточивание участка цепи с произошедшей поломкой.
• Сохранение работоспособности частей системы, не относящихся напрямую к проблемной зоне.
• Стабильное электроснабжение всего электрооборудования независимо от риска поломок на конкретных участках.

Простой пример того, как работает избирательная защита автомата, выглядит так:

1. Допустим, в доме на вводе стоит автомат на 60 А.
2. При этом на ветку в котельную установлен автомат 40 А.
3. Отдельно котел подключен через выключатель 20 А, бойлер 10 А и теплые полы 10 А.
4. Если вдруг котел перегреется, сначала сработает его собственная защита на 20 А.
5. При этом бойлер и теплые полы будут функционировать.
6. Далее если котельный автомат не сработает, задействует выключатель в щитке на всю ветку – 40 А.
7. Тогда отключится все оборудование – котел, бойлер и теплые полы.
8. В случае если и защита на 40 ампер не сработает, отключится уже общий выключатель на 60 А.
9. В этом случае обесточится уже весь дом.

Обратите внимание! При выборе автомата следует учитывать не только номинальное значение тока для конкретного участка сети, но также характеристики срабатывания – обозначаемые категориями А, В, С и D.

Разновидности защиты

Согласно формулировке ГОСТа избирательность автоматов делится на 2 вида:

• Абсолютная.

Случай, когда защита срабатывает точно в подконтрольном участке. Ситуация возникает в момент, при котором предельный ток в цепи достигает значения предела номинала выключателя. Возникает эффект внутреннего короткого замыкания.

Как правило, по этой закономерности работают не только автоматы, но и индивидуальные предохранители на оборудовании. Схема применяется для электросетей напряжением до 1 кВ.

• Относительная.

Так называется защита резервного типа – когда отключение питания абсолютным способом на проблемном участке не произошло. Срабатывают автоматы, распложенные по цепи выше. Возникает это как при внутреннем, так и наружном замыкании.

Относительная схема более продуктивна, так как покрывает одновременно несколько участков. По этой причине применяется на сетях и оборудовании, работающих с напряжением свыше 1 кВ.

Варианты схем подключения

В электроэнергетике применяются 5 главных вариантов схем подключения селективной защиты:

1. Полная и частичная.
2. Токовая.
3. Временная и времятоковая.
4. Энергетическая.
5. Зонная.

Разберем особенности каждой из них более детально.

Полная и частичная

В зависимости от характера отключения сети и дальности расположения автомата защита разделяется на 2 вида:

• Полная.
• Частичная.

В 1-ом случае выключатели в схеме располагаются последовательно. При этом отключение выполняется ближайшим к месту поломки прибором. Во 2-ом случае защита действует так же, но с той разницей, что расчет ведется только на ток заданного значения. При превышении номинала срабатывает выше расположенный по цепи автомат.

Токовая

Главная характеристика защиты этого типа – величина тока в сети. От ввода до оборудования устанавливается несколько автоматов с уменьшением значения номинала.

Например, подключается варочная поверхность через выключатель на 10 А, затем далее по цепи идет прибор на 20 А, а потом на 30 А. При перегрузке сначала отключается защита на 10 А. Если же она не срабатывает, то в дело вступает вариант на 20 А, и потом уже на 30 А.

Схема достаточно проста, легко выполнима, эффективна и недорога. Однако в большей степени относится к частичной разновидности, ввиду небольшого значения предельного номинала.

На заметку! Автоматический выключатель выбирается не только по селективности, но также ряду других важных параметров – току нагрузки, времятоковой характеристике, току КЗ, а также ограничениям энергокомпании.

Недостатки проявляются в следующем:

1. Невозможность моментального отключения поврежденной ветки в случае, когда один из выключателей окажется вышедшим из строя.
2. При подборе приборов защиты требуется учитывать реальные токи.
3. Чем выше скачки тока, тем больше уровень защиты.

Токовая схема находит применение в электрощитках для конечного потребителя сети.

Временная и времятоковая

Есть 2 типа защиты в зависимости от времени срабатывания и величине нагрузки:

• Временная.

Схема предполагает подключение защитных приборов одинакового номинала, но с разными показателями времени срабатывания. При этом располагаются они в цепи по возрастанию рабочей характеристики от проблемного участка к вводу.

Применяется такой вариант в качестве подстраховки. Например, если не сработает ближайший к аварийной точки прибор с временем 0,1 сек., то задействуется последующий с параметром 0,2 сек., затем третий по очереди на 0,5 сек. и т. д.

• Времятоковая.

Относится к достаточно сложному, но и эффективному варианту организации защиты. Срабатывание автомата определяется и временем, и предельным номиналом.

Как только ток достигает заданного значения, через определенное время срабатывает выключатель. Для достижения оптимальной защиты применяются приборы 4-х категорий – А, В, С и D.

Энергетическая

Для максимально быстрой защиты электросистем применяются специальные автоматические выключатели, отличающиеся, как правило, литой коробкой. При этом срабатывание происходит за считанные миллисекунды – благодаря чему ток в момент короткого замыкания не успевает достичь своего максимума.

Недостаток энергетической схемы выражается в невозможности пользователю самому определить времятоковые характеристики – из-за быстродействия механизма отключения. На выход приходят специальные таблицы и графики производителя приборов.

Важно! В случае короткого замыкания на одной из фаз может произойти перекос на других фазах. Спасти от кратковременного скачка напряжения помогает реле напряжения.

Зонная

Ввиду сложности организации и больших затрат, используется для защиты в промышленной сфере. При этом относится к временной разновидности схемы.

Контроль за электроцепью выполняется с помощью особых датчиков. Информация с них посылается на блок управления. Он в свою очередь определяет, какой автомат выключится в той или иной ситуации.

Работы схемы основана на электронных разъединителях. В случае ЧП с ближайшего прибора посылается сигнал на следующий выключатель. Если через заданное время не произойдет отключения с помощью 1-го, то сработает защита 2-го

Расчет

Принцип избирательности автоматических выключателей при выборе достижим только путем правильного расчета номинала. При этом должна соблюдаться такая закономерность:

Т с.о. посл. ≥ Коэф. н.о. × Т кз. пред.

Т с.о. посл. – величина тока для срабатывания автомата,

Коэф. н.о. – поправочный коэффициент, или показатель надежности, зависящий от ряда характеристик,

Т кз. пред. – сила тока при коротком замыкании на краю защитной области.

Если же понадобится рассчитать селективность по временной характеристике, потребуется соблюсти такое условие:

В с.о. посл. ≥ В к. пред. + ∆В

В с.о. посл. и В к. пред. – временные промежутки, через которые происходит отключение автоматов в зависимости от места расположению к участку,

∆В – временная ступень селективности (значение берется из специального справочника).

Карта селективности

Для того чтобы наилучшим образом защитить автоматические выключатели, требуется карта селективности. Это график-схема с отображением времятоковых характеристик всех участников электросети.

Для создания карты требуется выполнить такой ряд правил:

• Электроустановки должны питаться только от одного источника.
• Масштаб должен позволять отчетливо просматривать главные точки.
• Информационные поля должны включать характеристики автоматов, а также минимум и максимум тока при коротком замыкании в точках.

Характеристики устройств наносятся на схему согласно реальному порядку сборки электроцепи.

Совет! Для максимально точного и быстрого составления карты селективности применяются специальные онлайн-программы.

Селективностью называется защитное отключение участка цепи автоматом с сохранением питания других участков сети. Это позволяет сохранить работоспособность оборудования и электросети.

Селективная защита решает такой ряд задач, как создание безопасности в работе людей и приборов, устранение последствий аварии, мгновенное обесточивание проблемного участка, сохранность работоспособности и стабильность электропитания неповрежденных веток цепи.

Избирательность автоматов бывает абсолютной, выключающей ближайшим автоматом, и относительной, применяющей дальние выключатели при не срабатывании ближних.

Бывает 5 вариантов селективности автоматов:

1. Полная и частичная.
2. Временная и времятоковая.
3. Токовая.
4. Энергетическая.
5. Зонная.

Чтобы правильно подобрать и установить автоматы, требуется грамотно рассчитать селективность. Для максимальной защиты также понадобиться карта, соответствующая специальному ряду правил.